【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及三維，具體為一種支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法、系統、設備及存儲介質。
技術介紹
1、在三維建模和仿真領域，三維模型的應用日益廣泛。然而，由于三維模型數據來源的多樣性（多源）和復雜性，以及模型數據量的龐大，如何高效、準確地實現三維模型的輕量化處理與無損壓縮是現在面臨的主要問題。因此，多源三維模型的輕量化處理與無損壓縮技術應運而生，旨在解決上述問題，其主要技術背景包括：
2、1.輕量化處理：通過優化模型結構、減少冗余信息、簡化幾何形狀等方式，在保持模型視覺效果的同時顯著減小模型的大小。這一過程涉及幾何簡化、紋理壓縮、拓撲優化等多種技術。
3、2.無損壓縮：與傳統的有損壓縮方法相比，無損壓縮技術能夠在保證三維模型所有細節完全保留的前提下，有效減少模型的存儲空間占用。使用高效的編碼算法算術編碼及更先進的自適應編碼技術，以及對模型數據的智能分析與重組。
4、3.多源兼容：為了實現對多種來源三維模型的統一處理，設計開發兼容性強的解析和轉換工具，能夠識別并處理不同格式和結構的三維數據，確保數據的準確無誤轉換與高效處理。
5、多源三維模型的輕量化處理與無損壓縮技術，是滿足當前及未來三維應用對于高效數據處理、低延遲傳輸、高保真呈現等需求的重要技術方向，對于推動相關行業的發展具有重要意義。
技術實現思路
1、鑒于上述存在的問題，提出了本專利技術。
2、因此，本專利技術解決的技術問題是：現有技術無法高效、準確地實現三維
3、為解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：一種支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，包括：對導入的三維模型進行格式兼容性檢查，并分析模型的幾何結構、紋理特性及材質屬性；采用二次誤差度量算法和邊緣折疊，對三維模型的幾何結構進行簡化，通過邊分割操作優化簡化后的模型，獲得輕量化模型；使用數據壓縮算法對輕量化模型的幾何數據進行壓縮，通過預測編碼壓縮紋理數據，完成三維模型的無損壓縮。
4、作為本專利技術所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法的一種優選方案，其中：所述格式兼容性檢查分為文件大小結構檢查和幾何數據檢查，文件大小結構檢查包括三維模型導入后自動識別模型的格式，讀取文件的擴展名作為判斷模型格式的基礎，解析文件頭部信息，若文件頭部信息與擴展名對應同一種模型格式則判斷為識別正確并進行標記；對于已知格式的模型文件，根據模型格式定義的結構預估文件的預期大小，若讀取的文件實際大小與預期大小不同則標記為文件大小校驗失敗，若文件實際大小與預期大小相同則通過文件大小校驗；文件大小校驗通過后進行關鍵數據塊校驗，關鍵數據塊包括頂點數組、面數據和紋理坐標，正常情況下三維模型文件中數據塊的長度和順序是固定的，若關鍵數據塊完整且按預期順序排列則通過關鍵數據塊校驗，若存在數據塊缺失或順序錯誤則標記為關鍵數據塊校驗失敗。
5、作為本專利技術所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法的一種優選方案，其中：所述幾何數據檢查包括檢測并移除三維模型中的冗余和重復頂點，從三維模型文件中讀取所有頂點數據并存儲在一個列表中，每個頂點由三維坐標?(x,?y,?z)?表示，遍歷每對頂點和，計算和之間的歐幾里得距離；引入曲率信息作為頂點冗余判斷的輔助條件，將高曲率區域的冗余頂點作為關鍵定點保留，利用角度缺陷法計算頂點的曲率：
6、，
7、其中，表示與頂點相鄰的三角面數量；表示頂點在其鄰域內每個相鄰三角面中的內角；基于歐幾里得距離和曲率，計算每對頂點和的加權距離：
8、，
9、其中，表示和的加權距離；表示調節曲率影響的權重系數；當加權距離小于預設閾值時，判斷是的冗余頂點，將刪除并更新所有與相關聯的面數據，使與相關聯的面數據指向。
10、作為本專利技術所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法的一種優選方案，其中：所述二次誤差度量算法將頂點的曲率引入二次誤差測度，作為邊折疊順序的決定因素，減少模型的頂點和面的數量，具體步驟包括讀取網格文件,?獲取原始三維網格信息，提取網格的頂點和面數據；遍歷網格中的每個頂點,?計算每個頂點的二次誤差矩陣，二次誤差矩陣?的計算基于頂點到相鄰平面的距離，表示為：
11、，
12、其中，表示頂點的二次誤差值；表示頂點的齊次坐標向量；表示平面方程的系數向量；表示轉置矩陣；表示所有與頂點相鄰的平面；將基本二次曲面加和，用矩陣表示整個平面集合的二次誤差矩陣，簡化表達式為：
13、，
14、是平面方程對應的二次誤差矩陣：
15、，
16、其中，表示定義相鄰平面的平面方程參數；
17、在計算二次誤差矩陣的同時，區分網格內頂點和邊界頂點，計算內頂點和邊界頂點的高斯曲率，?并計算每條邊的高斯曲率，將頂點的高斯曲率引入到二次誤差矩陣中，根據計算出的二次誤差和曲率信息進行邊折疊操作。
18、作為本專利技術所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法的一種優選方案，其中：所述邊緣折疊包括，在選擇邊緣折疊時，在幾何誤差的基礎上，引入頂點的高斯曲率作為折疊代價的一部分，對于頂點為和邊，合并頂點后的二次誤差矩陣表示為：
19、，
20、其中，表示對應的二次誤差矩陣；表示合并后新定點的二次誤差矩陣；表示對應的二次誤差矩陣；計算折疊后生成新頂點的位置，使得二次誤差最小化：
21、，
22、其中，表示選擇能使最小的頂點位置；將新頂點代入到二次誤差表達式中，計算折疊誤差作為折疊代價，引入曲率信息作為折疊準則，總代價表示為：
23、，
24、折疊后頂點到相鄰點的邊長的范圍預設為；當大于等于預設的代價閾值，或新生成的邊長度存在、的情況時不進行邊折疊；當小于預設的代價閾值且所有新生成的邊長度時，進行邊折疊操作；邊折疊的步驟為：選擇一條邊作為折疊的基本幾何元素，將刪除，將邊兩端的頂點和折疊為新頂點，新頂點的位置為總代價最小的位置；將所有與原頂點和相連的頂點重新連接到新頂點?上；調整所有與被刪除頂點和相關聯的三角面，使模型保持三角網格結構，完成邊折疊操作。
25、作為本專利技術所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法的一種優選方案，其中：所述邊分割操作包括，計算三維網格模型所有邊的平均邊長，設置邊分割閾值，遍歷三維網格的每條邊，當邊長時不進行邊分割操作；當邊長時對邊進行分割，計算當前邊的中點坐標，以中點坐標作為分割點，獲取當前邊所在的三角面的頂點坐標標記為分割頂點，刪除當前邊所在的三角面，通過分割點和分割頂點添加新的三角面，完成邊分割操作；若存在未遍歷過的邊則繼續遍歷操作，若所有邊都已經遍歷過則結束遍歷操作，保存網格信息并輸出三維網格模型。
26、作為本專利技術所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法的一種優選方案，其中：所述無損壓縮包括，采用draco壓縮算法對簡化后的幾何數據進行壓縮，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述格式兼容性檢查分為文件大小結構檢查和幾何數據檢查，文件大小結構檢查包括三維模型導入后自動識別模型的格式，讀取文件的擴展名作為判斷模型格式的基礎，解析文件頭部信息，若文件頭部信息與擴展名對應同一種模型格式則判斷為識別正確并進行標記；
3.如權利要求2所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述幾何數據檢查包括檢測并移除三維模型中的冗余和重復頂點，從三維模型文件中讀取所有頂點數據并存儲在一個列表中，每個頂點由三維坐標?(x,?y,?z)?表示，遍歷每對頂點和，計算和之間的歐幾里得距離；
4.如權利要求3所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述二次誤差度量算法將頂點的曲率引入二次誤差測度，作為邊折疊順序的決定因素，減少模型的頂點和面的數量，具體步驟包括讀取網格文件,?獲取原始三維網格信息，提取網格的頂點和面數據；
5.如權利要求4所述的支撐多源三維
6.如權利要求5所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述邊分割操作包括，計算三維網格模型所有邊的平均邊長，設置邊分割閾值，遍歷三維網格的每條邊，當邊長時不進行邊分割操作；
7.如權利要求6所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述無損壓縮包括，采用Draco壓縮算法對簡化后的幾何數據進行壓縮，在壓縮過程中，基于Edgebreaker算法對網格進行編碼，以螺旋形的形式對三角形面進行編碼，并跟蹤已訪問的頂點和面，確保所有幾何信息被無損保留，壓縮完成后，輸出壓縮后的幾何數據文件，并保存相關的網格信息；
8.一種采用如權利要求1~7任一所述方法的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮系統，其特征在于，包括，
9.一種計算機設備，包括：存儲器和處理器；所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于：所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1-7任一所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任一所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述格式兼容性檢查分為文件大小結構檢查和幾何數據檢查，文件大小結構檢查包括三維模型導入后自動識別模型的格式，讀取文件的擴展名作為判斷模型格式的基礎，解析文件頭部信息，若文件頭部信息與擴展名對應同一種模型格式則判斷為識別正確并進行標記；
3.如權利要求2所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述幾何數據檢查包括檢測并移除三維模型中的冗余和重復頂點，從三維模型文件中讀取所有頂點數據并存儲在一個列表中，每個頂點由三維坐標?(x,?y,?z)?表示，遍歷每對頂點和，計算和之間的歐幾里得距離；
4.如權利要求3所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述二次誤差度量算法將頂點的曲率引入二次誤差測度，作為邊折疊順序的決定因素，減少模型的頂點和面的數量，具體步驟包括讀取網格文件,?獲取原始三維網格信息，提取網格的頂點和面數據；
5.如權利要求4所述的支撐多源三維模型輕量化處理與無損壓縮方法，其特征在于：所述邊緣折疊包括，在選擇邊緣折疊時，在幾何誤差的基礎上，引入頂點的高斯曲率作為折疊代價的一部...
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁存發，康虎，鄭豹，方福璟，邢翔，宋禮濤，
申請(專利權)人：朗坤智慧科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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